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1、3.4 流体运动的分类第三章 流体运动学3.4.1 一元流动、二元流动和三元流动3.4.2 内流与外流3.4.3 均匀流与非均匀流3.4.4 渐变流与急变流3.4.5 发展流与充分发展流3.4 流体运动的分类3.4.1 一元流动、二元流动和三元流动一元流动：一个坐标的函数二元流动：两个坐标的函数u=u(x,t)或u=u(s,t)u=u(x,y,t)或u=u(r,z,t)根据运动参数与空间坐标变量的关系可将流动分为一元流动、二元流动和三元流动。运动参数是几个坐标变量的函数，即为几元流动。定义=(,)z z简化计算：工程中常常将三元流动简化为二元流动或一元流动。三元流动：三个坐标的函数u=u(x,
2、y,z,t)3.4.1 一元流动、二元流动和三元流动二元流动一元流动例如：3.4.2 内流与外流 流体被限制在固体壁面之内的流动，如管道内和动力设备内的流动。压缩机内的气体流动换热器内热媒流动管道内的流体流动内流 通常是指流体对物体的外部绕流，如河水绕过桥墩和空气绕过机翼等流动。绕汽车空气流动绕机翼空气流动绕桥墩河水流动3.4.2 内流与外流外流3.4.3 均匀流与非均匀流 定义：流线相互平行的直线流动。1122334455333-3截面间直径不变的长直管道均匀流3.4.3 均匀流与非均匀流 定义：流线相互平行的直线流动。特点：各过流断面上的速度分布相同；过流断面上压强的分布规律与流体静压强分
3、布规律相同，即在同一过流断面上任一点的测压管水头为常数。均匀流 过流断面为平面，且过流断面的形状和尺寸沿程不变；3.4.3 均匀流与非均匀流 过流断面静压强分布规律证明:均匀流某一时刻,在均匀流过流断面上任取两点A和B,将两点用一半径很小的圆柱连接起来,假设微圆柱的底面积为dA,高度为l,轴线与铅垂方向的夹角为,两端面的压强分别为A,B两点的压强。ABldA（1）受力分析流体微元只存在沿流线方向上的速度分量，过流断面上不会出现运动和变形。切向应力以及由黏性力引起的法向应力分量均为零。重力：在轴线方向的投影为cosgl+2压力：两端压力为和()+pp dApdA3.4.3 均匀流与非均匀流 过流
4、断面静压强分布规律证明:均匀流（2）轴线方向的平衡方程（3）对于均质流体+=pzCg+2()cos0+=pppdAgdA l将关系式lcos=z代入上式,在等号两边同时除以dAz并取极限可得:0,0lim0 +=+=zppdpggzdz3.4.3 均匀流与非均匀流 过流断面静压强分布规律证明:均匀流 各流线或为曲线，或为彼此不相互平行的直线。天然河流典型的非均匀流11223344551-2、2-3、3-4、4-5突扩、突缩、渐扩、渐缩、弯管333.4.3 均匀流与非均匀流非均匀流非均匀流渐变流流场中的流线之间的夹角很小(流线的曲率很小)，可以近似为直线急变流流场中的流线之间的夹角很大均匀流3.
5、4.4 渐变流与急变流135679渐变流渐变流渐变流急变流急变流急变流急变流闸阀弯管弯管突扩突缩248渐变流急变流急变流多发生在流动边界形状发生较大改变的区域渐变流与急变流的定义3.4.5 发展流与充分发展流流经一段距离后，每个截面流速相同，为均匀流，此段管流称为充分发展流。发展流充分发展流流体以均匀的速度流入管道后，由于黏性的影响，在管道的初始段，沿流动方向的各断面上速度分布不断改变，为非均匀流，此段管流称为发展流。发展流与充分发展流的定义 根据流场中每一个流体微团是否绕自身的轴作旋转运动，将流动分为有旋流动与无旋流动 根据雷诺数将流体划分为层流和湍流Re 4000时，紊流 根据马赫数大小将气体流动分为亚声速流和超声速流Ma 1，超声速流动3.4.5 发展流与充分发展流其他流动分类